[发明专利]一种制备有机无机杂化固态电解质的方法

说明书

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种制备有机无机杂化固态电解质的方法。本发明的制备有机无机杂化固态电解质的方法包括以下步骤：S1：提供无机材料，使无机材料经过定向生长形成无机柱状晶；S2：提供有机聚合物和锂盐，将无机柱状晶、有机聚合物和锂盐混合通过热挤压或者涂布的方式形成杂化膜。本发明的制备有机无机杂化固态电解质的方法可以高效地制备出有机无机杂化固态电解质，流程简单，符合大规模生产制造需求。而且制造出来的有机无机杂化固态电解质兼顾有机聚合物固态电解质和无机固态电解质的特性，具有良好的稳定性和优良的界面性能，从而可以制造出性能优良的全固态锂电池。

【技术领域】

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种制备有机无机杂化固态电解质的方法。

【背景技术】

锂电池作为重要的能量储存单元，已经在电子产品、电动汽车、可再生能源存储等领域具有广泛的应用。现阶段已经商业化的传统液态电解质锂电池存在能量密度低、安全性差和充放电时间长等问题。相比之下，固态锂电池具有高安全性，长循环寿命，高比容量和高能量密度的特性，有望发展成为下一代商业化的锂电池。

正、负极材料与电解质均为固体的锂电池被称为全固态锂电池，全固态薄膜锂电池的单节电池厚度为微米级别，相比传统的锂电池，具有以下优势：1)能量密度更高。固态锂电池的电化学窗口达到5V以上，可以与高压电极材料进行匹配，大大提高了能量密度及功率密度，能量密度方面固态锂电一般是普通锂电池的两倍以上；2)更安全。全固态电池不会有电解液泄漏的隐患，并且它的不易燃物性和无机电解质使其热稳定性更强；3)固态锂电池的寿命也会比较长，固体电解质一般是单离子导体，几乎不存在副反应。使用固态电解质除了在大型电池方面具有显著优势外，在超微超薄电池领域也有相当大的潜力。

现今主流的固态电解质主要分为有机聚合物固态电解质和无机固态电解质两类。其中，有机聚合物电解质具有结构柔性、接触界面性能好等特性，但其室温锂离子电导率较低；而无机固态电解质具有锂离子电导率较高、高电压条件下结构稳定等特性，但其组装成固态电池后，电解质与电极间的界面阻抗较高且循环稳定性差。而目前暂未有将有机聚合物固态电解质和无机固态电解质两者的特性糅合在一起的制备方法，已经成为制约锂电池发展的瓶颈。

【发明内容】

针对上述问题，本发明提供一种制备有机无机杂化固态电解质的方法。

本发明解决技术问题的方案是提供一种制备有机无机杂化固态电解质的方法，所述制备有机无机杂化固态电解质的方法包括以下步骤：

S1：提供无机材料，使无机材料经过定向生长形成无机柱状晶；

S2：提供有机聚合物和锂盐，将无机柱状晶、有机聚合物和锂盐混合通过热挤压或涂布的方式形成杂化膜。

优选地，所述杂化膜的厚度为50nm～100μm。

优选地，所述无机材料为氧化物电解质、硫化物电解质、锂的化合物或者无机陶瓷氧化物。

优选地，所述步骤S1中，通过高温固相合成法、水热合成法、溶剂热法、液相共沉淀法或微波合成法制备无机柱状晶。

优选地，所述步骤S2中将无机柱状晶、有机聚合物和锂盐混合通过热挤压的方式形成杂化膜具体为：

S21a：将有机聚合物、无机柱状晶和锂盐球磨混合均匀；

S22a：通过热挤出的方式在基材上形成杂化膜。

优选地，所述步骤S22a中热挤出的温度为40～500℃。

优选地，所述步骤S2中将无机柱状晶体、有机聚合物和锂盐混合通过涂布的方式形成杂化膜具体为：

S21b：将有机聚合物、无机柱状晶体和锂盐溶解在溶剂中形成涂布浆料；

S22b：通过狭缝涂布的方式在基材上涂布形成杂化膜；及